全国首宗共享单车公益诉讼案一审宣判：“小鸣单车”须10日内退还押金

Ви?прямлення  — перетворення зм?нного струму у пост?йний. Для випрямлення використовуються електричн? пристро?, як? пропускають струм т?льки в одному напрямку — вентил? або д?оди.

Випрямляч електрично? енерг?? — механ?чний, електровакуумний, нап?впров?дниковий або ?нший пристр?й, призначений для перетворення зм?нного вх?дного електричного струму в пост?йний вих?дний електричний струм.

Пристр?й, що викону? зворотну функц?ю — перетворення пост?йних напруги ? струму в зм?нн? напругу ? струм — назива?ться ?нвертором. За принципом зворотност? електричних машин випрямляч та ?нвертор ? двома р?зновидами одн??? ? т??? ж електрично? машини (справедливо т?льки для ?нвертора на баз? електрично? машини — двомашинного агрегату).

?стор?я

У 1873 роц? Фредер?к Гатр? виявив, що п?днесення до нього заземленого розжареного до св?т?ння шматка металу призведе до розряду позитивно зарядженого електроскопа. Коли електроскоп заряджений негативно, н?чого не в?дбува?ться, а це означа?, що електричний струм може текти лише в одному напрямку.

Кристал?чний детектор ?з попередн?х детекторних приймач?в

У 1874 роц? Карл Фердинанд Браун виявив залежну в?д напрямку електричну пров?дн?сть у деяких кристалах. У 1899 роц? в?н запатентував кристал?чний випрямляч. Когерер, рання форма д?ода, дату?ться приблизно тим же пер?одом.

?нд?йський учений Джагад?ш Чандра Бозе першим використав кристали для виявлення електромагн?тних хвиль у 1894 роц?. Перший практичний кристал?чний детектор ?з кремн?ю був розроблений у 1903 роц? для рад?оприймач?в Гр?нл?фом В?тт??ром П?кардом, який запатентував його у 1906 роц?.

Томас Ед?сон заново в?дкрив спостереження Гатр? в 1880 роц? п?д час експеримент?в з електричними лампочками та запатентував ефект у 1884 роц?, не знаючи жодного можливого застосування. Оуен В?лланс Р?чардсон п?зн?ше науково описав цей ефект, тому його тепер називають ефектом Ед?сона-Р?чардсона. Приблизно через двадцять рок?в Джон Амброуз Флем?нг, спочатку сп?вроб?тник Ед?сона, а п?зн?ше науковий консультант Marconi Wireless Telegraph Company, зрозум?в, що ефект Ед?сона-Р?чардсона можна використовувати для виявлення слабких рад?осигнал?в. В?н запатентував перше корисне застосування, ламповий д?од (?вентиль Флем?нга?) у 1904 роц?.

Типи випрямляч?в

Випрямляч? класиф?кують за такими ознаками:

• за видом перемикача (комутатора)
  • механ?чн? синхронн? з щ?тково-колекторним комутатором струму;
  • механ?чн? синхронн? з контактним перемикачем (випрямлячем) струму;
  • з електронною керованою комутац??ю струму (наприклад, тиристорн?);
  • з електронною пасивною комутац??ю струму (наприклад, д?одн?);
• за потужн?стю
  • силов? випрямляч?;
  • випрямляч? сигнал?в;
• за р?внем використання нап?впер?од?в зм?нно? напруги
  • одноп?впер?одн? — пропускають в навантаження т?льки одну п?вхвилю;
  • двоп?впер?одн? — пропускають в навантаження обидв? п?вхвил?;
  • неповнопер?одн? — не повн?стю використовують синусо?дальн? п?вхвил?;
  • повнопер?одн? — повн?стю використовують синусо?дальн? п?вхвил?;
• за схемою випрямлення — мостов?, з множенням напруги, трансформаторн?, з гальван?чною розв'язкою, безтрансформаторн? тощо;
• за к?льк?стю використовуваних фаз — однофазн?, двофазн?, трифазн? ? багатофазн?;
• за типом електронного вентиля — нап?впров?дников? д?одн?, нап?впров?дников? тиристорн?, лампов? д?одн? (кенотрони), газотрони, ?гн?трони, електрох?м?чн? тощо;
• за керован?стю — некерован? (д?одн?), керован? (тиристорн?);
• за к?льк?стю канал?в — одноканальн?, багатоканальн?;
• за величиною випрямлено? напруги — низьковольтн? (до 100 В), середньовольтн? (в?д 100 до 1000 В), високовольтн? (понад 1000 В);
• за призначенням — зварювальний, для живлення м?кроелектронно? схеми, для живлення лампових анодних к?л, для гальван?ки тощо;
• за ступенем повноти мост?в — повномостов?, п?вмостов?, чвертьмостов?;
• за наявн?стю пристро?в стаб?л?зац?? — стаб?л?зован?, нестаб?л?зован?;
• за управл?нням вих?дними параметрами — регульован?, нерегульован?;
• за ?ндикац??ю вих?дних параметр?в — без ?ндикац??, з ?ндикац??ю (аналоговою, цифровою);
• за способом з'?днання — паралельн?, посл?довн?, паралельно-посл?довн?;
• за способом об'?днання — розд?льн?, об'?днан? з?рками, об'?днан? к?льцями;
• за частотою струму, що випрямля?ться — низькочастотн?, середньочастотн?, високочастотн?.

Схемотехн?чн? р?шення

Одноп?впер?одний випрямляч

На рисунку показана схема й принцип д?? одноп?впер?одного випрямляча. Використовуючи односторонню пров?дн?сть нап?впров?дникового д?ода, струм у зворотному напрямку в?дтина?ться.

При встановленн? на верхн?й частин? вторинно? обмотки трансформатора полярност? "+", а на нижн?й "-" вентиль D в?дкрива?ться ? струм прот?ка? в?д вторинно? обмотки трансформатора через навантаження R. При зм?н? полярност? напруги на первинн?й обмотц? трансформатора — вентиль D закритий ? струм через навантаження не прот?ка?.

Перевагою одноп?впер?одно? схеми ? те, що використову?ться лише один д?од.

Недол?ками дано? схеми ? малий ККД ? велика пульсац?я напруги на схем?.

Випрямляч з нульовим виводом трансформатора

На в?дм?ну в?д однофазного одноп?впер?одного випрямляча в однофазному випрямляч? з нульовим виводом струм у навантаженн? прот?ка? дв?ч? за пер?од у тому ж самому напрямку.

При встановленн? на верхн?й частин? вторинно? обмотки трансформатора полярност? "+", а на нижн?й "-" в?дкрива?ться вентиль D1 (D2 закритий) ? струм прот?ка? в?д вторинно? обмотки через навантаження R. При зм?н? полярност? на виводах вторинно? обмотки трансформатора — вентиль D2 в?дкритий (D1 закритий), струм проходить через навантаження R. При цьому зворотня напруга на д?одах буде вдв?ч? б?льшою, н?ж на навантаженн? R.

Магн?торуш?йн? сили, що зумовлен? пост?йними складовими струм?в вторинних обмоток направлен? зустр?чно. Тому перевагою схеми ? в?дсутн?сть вимушеного п?дмагн?чування осердя трансформатора.

Недол?ком ц??? схеми ? неповне використання трансформатора — в кожен момент часу працю? лише одна половина вторинно? обмотки.

Мостова схема

Для зб?льшення потужност? випрямленого струму використову?ться мостова схема. Чотири д?оди п?д'?днан? таким чином, що п?д час половини пер?оду працюють лише два з них, а п?д час наступно? половини — два ?нш?, даючи корисний струм в тому ж напрямку.

При встановленн? на верхн?й частин? вторинно? обмотки трансформатора полярност? "+", а на нижн?й "-" струм в?д вторинно? обмотки прот?ка? по колу D1, R, D4. При зм?н? полярност? на виводах вторинно? обмотки трансформатора — по колу D3, R, D2.

Перевагою мостового однофазного мостового випрямляча ? те, що у ц??? схеми вдв?ч? менша зворотня напруга на вентил?, пор?вняно з? схемою з нульовим виводом та високий коеф?ц??нт використання потужност? трансформатора.

Недол?ком схеми ? необх?дн?сть застосування чотирьох вентил?в, що призводить до п?двищених втрат в них ? б?льшому пад?нню напруги в випрямляч?.

Трифазн? випрямляч?

Найб?льш поширен? трифазн? випрямляч? за схемою М?ткевича В. Ф. (на трьох д?одах, запропонована ним у 1901 р.) ? за схемою Лар?онова А. Н. (на шести д?одах, запропонована в 1923 р.). Випрямляч за схемою М?ткевича ? чвертьмостовим паралельним, за схемою Лар?онова — нап?вмостовим паралельним.

Схема М?ткевича

Три четвертьмоста паралельно. Схема М?ткевича В. Ф.

Вид ЕРС на вход? (точками) ? на виход? (суц?льний)

Площа п?д ?нтегральною кривою р?вна:

$S=6\int \limits _{\pi /6}^{\pi /2}E_{\text{m}}\sin(\omega t)\,d(\omega t)=6{\frac {\sqrt {3}}{2}}E_{\text{m}}=3{\sqrt {3}}E_{\text{m}}$,

де $E_{\text{m}}={\sqrt {2}}E_{\text{2eff}}$ — максимальне (найб?льше) митт?ве значення ЕРС, $E_{\text{2eff}}$ — ефективне (д?юче) значення ЕРС вторинно? обмотки трансформатора або генератора.

Середня ЕРС р?вна: $E_{\text{sr}}={\frac {3{\sqrt {3}}E_{\text{m}}}{2\pi }}=0{,}83E_{\text{m}}=1{,}17E_{\text{2eff}}.$

На холостому ходу ? близьких до нього режимах ЕРС в кол? з найб?льшою на даному в?др?зку пер?од? ЕРС зм?щу? (закрива?) д?оди в кол? з меншою на даному в?др?зку пер?оду ЕРС. В?дносний екв?валентний активний оп?р при цьому р?вний опору одн??? г?лки 3?r. При зб?льшенн? навантаження (зменшенн? R_n) з'являються ? зб?льшуються в?др?зки пер?оду на яких обидв? г?лки працюють на одне навантаження паралельно. В?дносний екв?валентний внутр?шн?й активний оп?р на цих в?др?зках р?вний 3?r/2. В режим? короткого замикання ц? в?др?зки максимальн?, але корисна потужн?сть в цьому режим? р?вна нулю.

В?д'?мн? нап?впер?оди у випрямляч? М?ткевича не використовуються. Через це випрямляч М?ткевича ма? дуже низький коеф?ц??нт використання габаритно? потужност? трансформатора ? застосову?ться при невеликих потужностях.

Частота пульсац?? р?вна 3? f, де f — частота мереж?.

Абсолютна ампл?туда пульсац?й р?вна $0{,}5E_{\text{m}}$.

В?дносна ампл?туда пульсац?й р?вна 0,5/0,83 = 0,6 (60%).

Ф?льтрац?я

Б?льш?сть випрямляч?в створю? не пост?йн?, а пульсуюч? односпрямован? напругу ? струм, для згладжування пульсац?й яких застосовують низькочастотн? ф?льтри.

Област? використання

Застосування випрямляч?в у блоках живлення рад?о- ? електроапаратури зумовлено тим, що зазвичай у системах електропостачання буд?вель або транспортних засоб?в (л?так?в, по?зд?в) застосову?ться зм?нний струм, ? вих?дний струм будь-якого електромагн?тного трансформатора, застосованого для гальван?чно? розв'язки к?л або для зниження напруги, завжди зм?нний, тод? як у б?льшост? випадк?в електронн? схеми ? електродвигуни ц?льово? апаратури розрахован? на живлення струмом пост?йно? напруги.

У зварювальних апаратах пост?йного струму застосовуються найчаст?ше мостов? схеми на потужних кремн??вих випрямних д?одах — вентилях, з метою отримання пост?йно? зварювально? напруги та струму. В?н в?др?зня?ться в?д зм?нного тим, що при використанн? його сильн?ше нагр?ва?ться область дуги близько позитивного (+) ?? полюсу, що дозволя? або зд?йснювати ощадливе зварювання деталей, або заощаджувати електроди, зд?йснюючи р?зання металу електродуговим зварюванням.

Випрямляч? автономних транспортних засоб?в

Як правило, на автономних транспортних засобах (автомоб?лях, тракторах, тепловозах, теплоходах, атомоходах, л?таках) для отримання електроенерг?? застосовують генератори зм?нного струму, так як вони мають велику потужн?сть при менших габаритах ? ваз?, н?ж генератори пост?йного струму. Але для привод?в руш??в транспорту зазвичай застосовуються двигуни пост?йного струму, так як вони дозволяють простим перемиканням полюс?в живильного струму управляти напрямком руху. Це дозволя? в?дмовитися в?д складних, важких ? ненад?йних коробок перемикання передач. Також застосову?ться ? для приводу бурильних верстат?в бурових вишок.

Перетворювач? бортового електропостачання пост?йного струму автономних транспортних засоб?в використовуються для автотракторно?, зал?знично?, водно?, ав?ац?йно? та ?ншо? техн?ки.

Генерац?я електроенерг?? на транспортному засоб? зазвичай проводиться генератором зм?нного струму, але для живлення бортово? апаратури необх?дний пост?йний струм. Наприклад, в легкових автомоб?лях застосовуються електромехан?чн? або нап?впров?дников? випрямляч?.

Випрямляч? електросилових установок

Енергопостачання завод?в зд?йсню?ться електромережею зм?нного струму, але для привод?в прокатних стан?в та ?нших агрегат?в виг?дн?ше використовувати двигуни пост?йного струму з т??? ж причини, що ? для двигун?в транспортних засоб?в.

Для гальван?чних ванн (електрол?зер?в) для отримання кольорових метал?в ? стал?, нанесення металевих покритт?в ? гальванопластики.

Зварювальн? апарати

У зварювальних апаратах пост?йного струму застосовуються найчаст?ше мостов? схеми на потужних кремн??вих випрямних д?одах — вентилях, з метою отримання пост?йно? зварювально? напруги ? струму. В?н в?др?зня?ться в?д зм?нного тим, що при використанн? його сильн?ше нагр?ва?ться область дуги близько позитивного ?? полюса, що дозволя? або зд?йснювати зварювання деталей, що зварюються, переважно, плавким зварювальним електродом, або економити електроди, зд?йснюючи р?зання метал?в електродуговим зварюванням.

Див. також

• ?нвертор автономний
• Зварювальний автомат

Посилання

• Що таке випрямляч [Арх?вовано 22 травня 2014 у Wayback Machine.] // Сайт Нац?онального г?рничого ун?верситету.